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关于帝国2中的寻路和行军算法

一提起游戏中的寻路，很多人就会想起A*算法，的确，A*无疑是当前用的最多也是最先进的算法，在比较简单的地图上它的速度非常快，能很快找到最短路径(确切说是时间代价最小路径)，而且使用A*算法可以很方便地控制搜索规模以防止程序堵塞

　一提起游戏中的寻路，很多人就会想起A*算法，的确，A*无疑是当前用的最多也是最先进的算法，在比较简单的地图上它的速度非常快，能很快找到最短路径(确切说是时间代价最小路径)，而且使用A*算法可以很方便地控制搜索规模以防止程序堵塞。

　　关于A*算法的文章已经很多了，上google随便一搜都能找到，但是国内网友原创的似乎不是很多，建议英文不太差的爱好者上国外的网站查找相关资料，比如http://www-cs-students.stanford.edu/~amitp/gameprog.html。

　　A*算法本身表述起来很简单，程序写起来也不难，两三百行轻松搞定，关键是要在代码优化上下功夫，这就很考验程序员的算法功底了。基本的思路一般都是以空间(也就是内存的占用)换取时间(搜索速度)，另外还有一些地图预处理(包括人工的预处理和用程序预处理)的技术比如多级地图精度或者地图分区域搜索等等，但我今天要讨论的不是A*算法本身，关于这方面有兴趣的网友可以另外和我交流。

　　不管怎么优化，寻路总是一项非常费时的工作，并且工作量和地图的大小基本成线性关系(不限制搜索规模的前提下)，现在的rts往往允许每方生产200个以上的移动单位，同时可能会有大量的移动物体需要寻路，如果同时选定100个单位点并向他们下达远程行军命令，假设每次寻路需要5ms(在复杂地图上，这个数值一点都不夸张，我是说在我的机器上)，那么就需要0.5秒的时间在寻路上，也就是说整个游戏将因此停顿0.5秒，你受的了么？

　　呵呵，俺们程序员是不会让这种情况出现地，通常有几种方法来避免寻路运算导致程序堵塞：

　　1、限制同时选定的移动单位个数

　　　帝国2里面，这个限制是40个，当然这样一来，同一个编队里的人数就不可能超过40了，这一方面是为了减少寻路耗时，同时可能也有别的考虑，我能想到的是同时控制过多的单位攻击同一个目标可能效率会很低，我不知道其它rts游戏是否也有类似的限制，但是如果采用了下文所述的第2，第3种方案的话，这个限制就显得不那么重要了。

　　2、把寻路工作在时间上分散进行

　　　可以估计一下每次寻路所花的时间，限制每个“回合”(就是游戏的一帧)最多让多少个单位寻路，其它的等下一个回合再说，这样游戏就不会停顿，但是缺点是可能会看到所有人不是同时动身，而是先后开始移动，网上有文章说为了避免选中的单位“发楞”而让玩家以为出了什么问题，可以让一时来不及寻路的单位花很少的时间凭“直觉”决定一个方向(通常就是目标所在的直线方向了)先走再说,等轮到自己寻路以后再改回来，这也是个办法，因为“直觉”的方向在大多数情况下就是正确的方向，但是据我观察在帝国2里面没有用到这个小伎俩,后面会说到。

　　3.这个是最实惠最有效的，就是距离相近的单位公用一条路径，所谓“相近”一般来说以互相都在视野之内为限

　　　玩过帝国2的人都会感叹其中各种漂亮的阵型，连行军的时候都要摆的整整齐齐的一个方阵(当然前提是在空地上跑)。即使你故意挨个把他们分散了(不能距离太远)，同时选中他们并点取一个目的地以后，他们也会在行进中慢慢的自动靠拢，不一会又排成方阵了，而且，不管你让他们去地图的什么地方，他们都会全体立即响应，而不会出现上一条所说的那种停顿或者先后启动，这是怎么回事呢？聪明的你一定能想到，只要让一个人带队寻路，其他人跟着就行了，对！就是这么回事。让一个单位寻路而其余的单位跟随，这比让每个单位单独寻路要快的多了，这个带队的移动单位称之为“寻路兵”。

　　说到这里要提到帝国2的一个不知能不能算的bug，比如有一条很长的小河，你有一帮人马，一部分在河左边，另一部分在河右边，他们挨的很近，虽然隔着河。现在你画个框把他们同时选定，比如让他们都到河左边，因为他们相互都看得见，于是程序就选了一个人带路(怎么选的我不太清楚)，这时候可能出现两种情况：一种是寻路兵在河左边，于是他带着河左边的众弟兄朝目的地去了，河右边的一干人很想跟着(根据程序的设定，他们不需要自己寻路)但是无奈隔着河过不去，在河边彷徨了一会(帝国2的算法据我观察在原定路线不能走的情况下会先尝试从两边绕行，当然绕行的范围是有限的，如果发现绕不过去才重新寻路)，当对岸的人马走出他们视野的时候他们才想起来可以自己寻路，于是顺着河边绕过去了；另一种情况更搞笑，就是系统选出的寻路兵在河右边，本来河左边的人是离目的地很近的，但是他们不管，非要隔着河紧跟着那边的寻路兵，直到在河流的尽头与寻路兵所在的部队汇合以后，才一起排着方阵走向目的地。

　　关于帝国2中寻路兵的确定，就是在一队人马中选哪个来带头寻路，我还没有什么头绪。

　　另外，当寻路兵死亡(按了del键，呵呵)，或者被指定了另外的目的地时，剩下的单位中会重新产生一个寻路兵，重新寻路。

　　奇怪的是，帝国2中的农民的移动却没有采用寻路兵策略，即使彼此很靠近的一堆农民，他们移动时也不会排成方阵，而且点选目标的一瞬间会出现上文第2条所述的那种停顿，即有的农民先启动，有些后启动。在我的CII533的机器上，40个农民，huge空白地图从一头到另一头，最快启动的农民和最慢的大概相差0.5秒，延迟已经很明显了。我不太明白为什么这么设计，可能是农民行为的特殊性上的考虑，呵呵，农民嘛，向来是自由散漫无组织无纪律的:)

　　另外关于帝国2要说明的是它没有类似红警里面的同一方的“让路”算法，如果你让几个人把一个咽喉要道堵住，然后控制另一队人试图通过这个关口，可以看出寻路的时候算法没有考虑堵住关口的单位,因为你控制的人马径直就朝这个关口过来了，就像以为它是通的一样(这本身是合理的，因为他们不知道挡路者什么时候会离开)，到了跟前一看堵住了，左边右边的绕了两下没绕过去就回头找另一条路去了，挡路的人根本无动于衷。

　　现在的rts正在向网络化发展，在地图越来越大，移动单位越来越多的情况下，一方面是路径搜索算法本身的效率，另外行军算法(例如阵型，让路等等)的效率和巧妙程度也是个很值得研究的课题。

　　呵呵，居然写了这么多，我有时间的话还会研究一下其它游戏的寻路特点，如果有同好者欢迎和我交流，本文如果要转载，请注明是转载，谢谢！